CN107089204A - 基于石墨烯复合吸波材料的汽车电子专用屏蔽箱 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种基于石墨烯复合吸波材料的汽车电子专用屏蔽箱，包括箱体及与所述箱体匹配的上盖，在该箱体的开口处的外边缘均匀镶嵌有若干弹片，上述的上盖内侧边缘设有与所述弹片匹配的卡槽；在该箱体的前后两侧分别设有两个圆孔，高压直流电源从所述圆孔中穿过；在该箱体的一个侧面还设有一接线端子，该接线端子与电磁兼容性测试系统连接；该卡槽内涂覆有一层吸波材料，该吸波材料为一种三元复合吸波材料，具体为聚苯胺/石墨烯/Fe3O4吸波材料。

Description

基于石墨烯复合吸波材料的汽车电子专用屏蔽箱
技术领域
本申请涉及电磁屏蔽设备技术领域，尤其涉及一种基于石墨烯复合吸波材料的汽车电子专用屏蔽箱。
背景技术
汽车电子是车体汽车电子控制装置和车载汽车电子控制装置的总称，由于在汽车电子空间环境中充满了电磁波，在汽车电子产品出厂之前需要对其电磁兼容性进行测试，以确定其在正常使用环境下的各项性能，在该测试过程中，汽车电子产品需要接入高压直流电源，通常可达到800V，1000V，1200V甚至更高，若出现接线不良、电磁干扰等情况，则会存在较大的安全隐患及较大的测量误差。
而吸波材料是指能够通过自身对微波的吸收作用，使入射电磁波的电磁能变为热能或因干涉而消失的材料，吸波材料一般是吸收剂和基体材料复合而成，涉及吸波材料的技术方案通常在基体材料、吸波剂和复合材料成型工艺方面，而吸波剂的性能、数量及匹配条件是该类技术方案的研究重点。
理想的吸波材料具有厚度薄、密度低、吸波频带宽和性能可设计等优势，金属和磁性材料等传统的吸波材料，虽然具有良好的微波吸收性能，但是其密度大、耐腐蚀性能差等缺点限制了其应用。
因此，如何提供一种能够使得汽车电子产品在电磁兼容性测试中，更加安全可靠、测试结果更加准确的汽车电子专用屏蔽箱是本领域技术人员亟待解决的一个技术问题。
发明内容
本发明旨在提供一种基于石墨烯复合吸波材料的汽车电子专用屏蔽箱，以解决上述提出问题。
本发明的实施例中提供了一种基于石墨烯复合吸波材料的汽车电子专用屏蔽箱，包括箱体及与所述箱体匹配的上盖，在该箱体的开口处的外边缘均匀镶嵌有若干弹片，上述的上盖内侧边缘设有与所述弹片匹配的卡槽；在该箱体的前后两侧分别设有两个圆孔，高压直流电源从所述圆孔中穿过；在该箱体的一个侧面还设有一接线端子，该接线端子与电磁兼容性测试系统连接；该卡槽内涂覆有一层吸波材料，该吸波材料为一种三元复合吸波材料，具体为聚苯胺/石墨烯/Fe3O4吸波材料；
优选地，在上述卡槽内涂覆的三元复合吸波材料中，还包含有载体，该载体为TiO2空心球，该TiO2空心球表面呈现多孔结构，该TiO2空心球是以花粉为模板、水热法制备的。
本发明的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
1.本技术方案中，利用弹片及卡槽的配合实现箱体与上盖的密封连接，从而改善屏蔽效果；
2.本技术方案中，高压直流电源从圆孔中穿过，确定了高压直流电源的位置，增加测试的安全性；利用接线端子与电磁兼容性测试系统连接，避免接线不良；
3.本技术方案中，该卡槽内涂覆有三元复合吸波材料，该三元复合吸波材料中，还包含有载体，该载体为TiO2空心球，其能够保证Fe3O4纳米粒子的均匀分布，避免了纳米团聚效应，表现良好的吸波效果。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明屏蔽箱的结构示意图；
其中，1-箱体，2-上盖，3-弹片，4-圆孔，5-接线端子，6-把手。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本申请的技术方案涉及一种基于石墨烯复合吸波材料的汽车电子专用屏蔽箱，结合图1，该屏蔽箱包括箱体1及与该箱体匹配的上盖2，在该箱体1的开口处的外边缘均匀镶嵌有若干弹片3，上述的上盖2内侧边缘设有与所述弹片3匹配的卡槽；在该箱体1的前后两侧分别设有两个圆孔4，高压直流电源从所述圆孔4中穿过，在该箱体1的一个侧面还设有一接线端子5，该接线端子5与电磁兼容性测试系统连接。本技术方案中，利用弹片3与卡槽的配合实现箱体1与上盖2的密封连接，从而改善电磁屏蔽效果；高压直流电源从圆孔4中穿过，确定高压直流电源的位置，增加测试的安全性；利用接线端子与电磁兼容性测试系统连接，避免接线不良。本技术方案使汽车电子的电磁兼容性测试更加安全准确。
本技术方案中，该卡槽内涂覆有一层吸波材料，厚度为0.8mm，该吸波材料为一种三元复合吸波材料，具体为聚苯胺/石墨烯/Fe3O4吸波材料。
吸波材料是指能够通过自身对电磁波的吸收作用，使入射的电磁波变为热能或因干涉而消失的一类材料；聚苯胺具有结构多样性、成本低、环境友好、热稳定性和高导电性等性质，其能够和某些无机物或有机物构成复合材料，其中，聚苯胺与石墨烯都是电损耗型吸波材料，聚苯胺与石墨烯复合材料具有较大的比表面积，较强的机械性能及优异的导电性，一般将其应用于超级电容器、电极材料领域，很少有技术方案将其作为吸波材料；而本申请的技术方案中，将聚苯胺与石墨烯复合，同时加入Fe3O4作为填料，制备了一种三元复合吸波材料，表现良好的吸波效果。
本技术方案中，在上述卡槽内涂覆的三元复合吸波材料中，还包含有载体，该载体为TiO2空心球，该TiO2空心球是以花粉为模板、水热法制备的，然后经过退火过程将花粉模板去除，从而形成TiO2空心球，由于花粉的影响，该TiO2空心球表面呈现多孔结构，有利于纳米粒子的吸附。
由于在所述的三元复合吸波材料中，该填料Fe3O4为纳米颗粒，当将Fe3O4添加到聚苯胺/石墨烯复合材料中时，由于纳米团聚效应，会使得上述纳米粒子产生物理团聚，从而影响各吸波层对电磁波的吸波效果，为解决该问题，本申请的技术方案中，采用多孔的TiO2空心球作为载体，一方面，其能够均匀吸附上述纳米粒子，另一方面，该TiO2空心球能够在聚苯胺/石墨烯复合材料中均匀分布，进而使得上述纳米粒子均匀分布，降低了上述纳米粒子的团聚效应，对于所述三元复合吸波材料吸波效果的发挥产生积极作用；同时，二氧化钛是一种化学性质稳定的半导体材料，一般表现为光催化性能，用于光催化自清洁材料，或者用于造纸、橡胶等制品中，作为填充剂、着色剂使用，而本申请中，采用水热法以花粉为模板制备了TiO2空心球，并将其创造性的作为纳米填料的载体使用，得益于其特殊的表面结构，在本申请中对于三元复合吸波材料的吸波效果的发挥起到关键作用。
在一种优选地实施方式中，该弹片采用铜质材料制成，一方面避免了电磁波的屏蔽信号泄漏，提高密封效果，另一方面，铜具有良好的导电性，改善接地效果。
在一种优选地实施方式中，该圆孔4的直径为3±0.1mm，当然，该圆孔的位置可经过精密测量予以确定，以确保高压直流电源安全通过。
在一种优选地实施方式中，该接线端子5为N型端子(母头对母头)，所述N型端子对应的频率范围为DC～6GHz，便于与所述电磁兼容性测试系统连接，以提高电磁兼容测试结果准确性，减少干扰信号的影响。
在一种优选地实施方式中，该上盖2的上表面固定设有两个把手6，便于上盖的打开和关闭。
在一种优选地实施方式中，该三元复合吸波材料中，聚苯胺与石墨烯的质量比为5：1，Fe3O4的质量含量为13％。
在一种优选地实施方式中，该三元复合吸波材料中，该TiO2空心球粒径为30微米，该TiO2空心球与Fe3O4的物质的量之比为1:5。
同时，本申请的技术方案还涉及上述所述的三元复合吸波材料的制备方法：
步骤1，制备石墨烯：
首先，将0.5g石墨粉放入三口烧瓶中，并将三口烧瓶放入冰浴条件下，保持温度为0℃±5℃；然后向烧瓶中缓慢加入浓硫酸，搅拌30min，缓慢加入2g的高锰酸钾，搅拌1小时；将反应体系温度升高至35℃，搅拌30min；然后用烧杯取500ml的去例子水，将上述烧瓶中液体倒入烧杯中，在60℃下反应30min，再向烧杯中加入双氧水，直至没有气泡产生为止，将反应物用6％的HCl离心洗涤至滤液加入BaCl2后无沉淀，再用去例子水洗涤离心若干次至金黄色，将产物超声后冷却干燥50h，即得石墨烯；
步骤2，制备聚苯胺/石墨烯复合材料：
取5g聚苯胺粉末，7g樟脑磺酸，1g石墨烯混合置于研钵中，研磨50min，将充分研磨后的混合粉末加入到500ml的N-甲基吡咯烷酮中，磁力搅拌50h，然后将反应物离心分离，80℃真空干燥48h，即得聚苯胺/石墨烯复合材料；
步骤3，制备载体：
首先，筛选出直径30μm的油菜花花粉，取20g用酒精漂洗、干燥；然后，向300ml的去例子水中加入9g的Ti(SO4)2，搅拌20min，再向上述去离子水中加入1.2g的氟化铵和3.8g的尿素，搅拌60min，再向上述去离子水中加入20g油菜花花粉，搅拌20min，将上述去离子水转移到水热釜中，将其在180℃水热反应20h，反应结束后，收集水热釜中白色沉淀，并将其清洗干净，在干燥箱中60℃下干燥15h，然后将其放入马弗炉中460℃退火2h，490℃退火1h，升温速率为2℃/min，退火过程中会将花粉颗粒去除，退火结束后，得到TiO2空心球，即为载体；
步骤4，制备三元复合吸波材料：
聚苯胺/石墨烯复合材料、载体和Fe3O4纳米粒子按照比例混合，采用溶液共混法制备浆料，将该浆料涂覆在卡槽内即可。
以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于石墨烯复合吸波材料的汽车电子专用屏蔽箱，包括箱体及与所述箱体匹配的上盖，其特征在于，在该箱体的开口处的外边缘均匀镶嵌有若干弹片，上述的上盖内侧边缘设有与所述弹片匹配的卡槽；在该箱体的前后两侧分别设有两个圆孔，高压直流电源从所述圆孔中穿过；在该箱体的一个侧面还设有一接线端子，该接线端子与电磁兼容性测试系统连接；该卡槽内涂覆有一层吸波材料，该吸波材料为一种三元复合吸波材料，具体为聚苯胺/石墨烯/Fe3O4吸波材料。
2.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯复合吸波材料的汽车电子专用屏蔽箱，其特征在于，在上述卡槽内涂覆的三元复合吸波材料中，还包含有载体，该载体为TiO2空心球，该TiO2空心球表面呈现多孔结构，该TiO2空心球是以花粉为模板、水热法制备的。
3.根据权利要求2所述的一种基于石墨烯复合吸波材料的汽车电子专用屏蔽箱，其特征在于，该卡槽内的三元复合吸波材料中，聚苯胺与石墨烯的质量比为5：1，Fe3O4的质量含量为13％，该TiO2空心球与Fe3O4的物质的量之比为1:5。
4.根据权利要求3所述的一种基于石墨烯复合吸波材料的汽车电子专用屏蔽箱，其特征在于，该卡槽内的三元复合吸波材料中，该TiO2空心球粒径为30微米。
5.根据权利要求4所述的一种基于石墨烯复合吸波材料的汽车电子专用屏蔽箱，其特征在于，该卡槽内的三元复合吸波材料的厚度为0.8mm。
6.根据权利要求5所述的一种基于石墨烯复合吸波材料的汽车电子专用屏蔽箱，其特征在于，上述所述的三元复合吸波材料的制备方法：
步骤1，制备石墨烯：
首先，将0.5g石墨粉放入三口烧瓶中，并将三口烧瓶放入冰浴条件下，保持温度为0℃±5℃；然后向烧瓶中缓慢加入浓硫酸，搅拌30min，缓慢加入2g的高锰酸钾，搅拌1小时；将反应体系温度升高至35℃，搅拌30min；然后用烧杯取500ml的去例子水，将上述烧瓶中液体倒入烧杯中，在60℃下反应30min，再向烧杯中加入双氧水，直至没有气泡产生为止，将反应物用6％的HCl离心洗涤至滤液加入BaCl2后无沉淀，再用去例子水洗涤离心若干次至金黄色，将产物超声后冷却干燥50h，即得石墨烯；
步骤2，制备聚苯胺/石墨烯复合材料：
取5g聚苯胺粉末，7g樟脑磺酸，1g石墨烯混合置于研钵中，研磨50min，将充分研磨后的混合粉末加入到500ml的N-甲基吡咯烷酮中，磁力搅拌50h，然后将反应物离心分离，80℃真空干燥48h，即得聚苯胺/石墨烯复合材料；
步骤3，制备载体：
首先，筛选出直径30μm的油菜花花粉，取20g用酒精漂洗、干燥；然后，向300ml的去例子水中加入9g的Ti(SO4)2，搅拌20min，再向上述去离子水中加入1.2g的氟化铵和3.8g的尿素，搅拌60min，再向上述去离子水中加入20g油菜花花粉，搅拌20min，将上述去离子水转移到水热釜中，将其在180℃水热反应20h，反应结束后，收集水热釜中白色沉淀，并将其清洗干净，在干燥箱中60℃下干燥15h，然后将其放入马弗炉中460℃退火2h，490℃退火1h，升温速率为2℃/min，退火过程中会将花粉颗粒去除，退火结束后，得到TiO2空心球，即为载体；
步骤4，制备三元复合吸波材料：
聚苯胺/石墨烯复合材料、载体和Fe3O4纳米粒子按照比例混合，采用溶液共混法制备浆料，将该浆料涂覆在卡槽内即可。
7.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯复合吸波材料的汽车电子专用屏蔽箱，其特征在于，该弹片采用铜质材料制成。
8.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯复合吸波材料的汽车电子专用屏蔽箱，其特征在于，该圆孔的直径为3±0.1mm，该接线端子为N型端子，该N型端子对应的频率范围为DC～6GHz。
9.根据权利要求1所述的一种基于石墨烯复合吸波材料的汽车电子专用屏蔽箱，其特征在于，该上盖的上表面固定设有两个把手。
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